Kísérlet és Megfigyelés

Kísérlet és Megfigyelés

Főbb témák az órán 1. 2. 3. 4. 5.

Mikor alakult ki a kísérletezés? Mi különbözteti meg a kísérletet és megfigyelést? Gondolatkísérletek A tudományos kísérletek fajtái Műszaki kísérletek

Bevett nézet: ●

tudományunkat az különbözteti meg más megismerési formáktól, hogy alapvetően –

●

tapasztalatra épül (+ racionalitás,…ld. 1.ea)

A mai órán ezt járjuk körbe, sok példával - és problémával: ●

Hogyan szerezzük ismereteinket?

●

Miért is olyan fontos a tapasztalat?

●

És mikor nem fontos?

●

És főleg hogyan szerezhető meg?

●

De mire jó? És mikor kezdődött? Figyeljük meg az igazi tudós ismertető jegyeit!

Kísérletező jezsuiták, avagy arisztoteliánus angolok emigrációban? ●

A Liège-i angol jezsuita kollégium¤ munkáját összefoglaló 1685-ös Florus Anglo-Bavaricus ●

„A filozófia oktatásában a professzorok nem csak a peripatetikus¤ iskola doktrínáit tanítják három éven keresztül, hanem többen szorgoskodnak azon, hogy a természet titkait kísérleteken keresztül tárják fel, hogy diákjaink azon tudásterületeket is megismerjék, amelyeket, különösen Angliában, igen nagyra értékelnek. … Nem hiányzik az algebra¤, az oszthatatlanok módszerének, vagy az apolloniusi kúpszeletek¤ vizsgálata… Általánosságban elmondható, hogy nincs olyan, akár fizikai akár matematikai felfedezése a Királyi Társaságnak¤, amelyet II. Károly alapított Londonban, amely ne lenne megvizsgálva és továbbfejlesztve kollégiumunkban” (Reilly 1962: 225).

Megfigyelések (kísérletek) a 17. sz. előtt is voltak, de jelentőségük kisebb ●

Klasszikus (görög) tudományban kevés ●

Optika, asztronómia – ún. kevert matematikai területeken (matek+tapasztalat) alig –

●

●

de pl. Ptolemaiosznál vannak kísérletek: fénytörési törvény

a beavatkozás gátolja a „természet” megismerését, a mesterségekre és nem a tudományokra jellemző (Arisztotelész) –

Hagyományos tudománytörténetekben a „techné” szféráját kevéssé vizsgálják,

–

pedig itt nyilvánvalóan rengeteg „kísérlet”: pigmentkeverés, habarcskészítés, fegyvergyártás, metallurgia, stb.

Biológiában sok megfigyelés, orvostudományban felfogástól függően: ●

●

I.e. 3. sz. - Alexandriában Herophilosz és Erazisztratosz elkezdenek boncolni –

kivégzés módja: boncolás…

–

H: agy és idegrendszer vizsgálata, a dura és pia mater, petefészkek, érzőés mozgatóidegek, szem rétegei, vénák és artériák elkülönítése, szívbillentyűk

Életműködések alapja négy erő –

máj: tápláló, szív: melegítő, agy: gondolkodó, ideg: érző

●

●

Philosophical Transactions 1700 előtti cikkei –

a megfigyelések (36%),

–

mechanikai magyarázatok (27%)

–

kísérleti eredmények ismertetése (15%)

–

a jelenségek matematikai magyarázata (6%)

A francia lapokban némileg nagyobb a matematikai munkák aránya ●

(Gross, Harmon és Reidy 2000)

A kísérleti szemlélet térnyerése ●

17. század jelentésváltozás ●

A modern értelemben vett kísérletezés itt jelenik meg! –

●

a létrejövő akadémiák egyik fő céljuknak a természeti jelenségek kísérleti feltárását tartják. –

●

az experimentum szó mint kísérlet és az experientia szó, mint tapasztalat elválik

a mágikus tradíció esetleges hatása (Frances Yates könyvei1)

Francis Bacon3 hatása az Angol Királyi Társaságra –

a retorikában hangsúlyozzák az ókortól eltérő szemléletet: a jelenségek feltárása, a „természet kínpadra vonása”: a megismerés aktív

–

„tudás és hatalom egy és ugyanaz”

2. Kísérletet és megfigyelés Megfigyelés

Kísérlet

1. 2. 3. 4. 5.

Mikor alakult ki a kísérletezés? És miért? Mi különbözteti meg a kísérletet és megfigyelést? Gondolatkísérletek A tudományos kísérletek fajtái Műszaki kísérletek

Óracím – BME Filozófia és Tudománytörtényet Tanszék

Hogyan kísérletezzünk kényelmesen? ●

Simon Stevin (17. sz. eleje): Mi legyen W és W’ aránya, hogy a két súly egyensúlyban maradjon?

Kísérleti (?) fizika ●

Modellezzük lánccal! ●

●

●

●

●

De a lánc nem lehet örökmozgó, tehát egyensúlyban van. De az alsó rész eleve egyensúlyban van, tehát elhanyagolható, és a szögek nem számítanak, vagyis az egyensúly az egyes oldalaknál lévő súlyok számától függ. Tehát W/ W’ a megfelelő oldalak hosszának arányával egyenlő.

A kísérlet eredménye nem lehet más… ●

●

●

Simplicio: Tehát te nemcsak hogy százszor nem, de egyetlenegyszer sem végezted el a próbát, és mégis egyszerűen bizonyos vagy az eredményben? Visszatérek a hitetlenségemhez és kezdeti meggyőződésemhez, hogy a főbb szerzők, akik hivatkoznak rá, végrehajtották a kísérletet, éspedig az általuk előadott eredménnyel. Salviati: Kísérlet nélkül is bizonyos vagyok benne, hogy az eredmény az lesz, amit én mondtam, mert annak kell lennie. Sőt, tovább megyek, te magad is éppoly jól tudod, hogy a kísérlet eredménye nem lehet más, még ha azt képzeled, vagy azt szeretnéd is hinni, hogy nem tudod… (Galilei: Párbeszédek, 91. o.)

Hogyan esnek a testek? ●

●

Salviati: Egyébként a tapasztalati tények ismerete nélkül is rövid és meggyőző érveléssel be lehet bizonyítani, mennyire nem igaz, hogy a súlyosabb test gyorsabban mozog [értsd: esik], mint a nála könnyebb… […] Ha tehát van két mozgó testünk, amelyek természetes sebessége nem egyenlő, és a lassúbbat összekötjük a gyorsabbal, nyilvánvaló, hogy a lassúbb akadályozza a gyorsabbat, ez utóbbi viszont növeli a lassúbb sebességét. […] Igen ám, de ha ez így van, az is igaz, hogy ha van egy nagy kövünk, amely mondjuk nyolcegységnyi sebességgel mozog, egy kisebb pedig négyegységnyivel, és összekötjük, ketten együtt a nyolcegységnyinél kisebb sebességgel fognak mozogni: ugyanakkor a két összekötött kő együttesen nagyobb, mint az első, amely nyolcegységnyi sebességgel mozgott: ezek szerint a nagyobb kő lassabban mozog, mint a kisebb, ami ellentmond az Ön alapfeltevésének. (Galilei: Matematikai érvelések és bizonyítások, 77-78. o.)

●

●

A példa rekonstrukciója: Hipotézis: v(N) > v(K)

(A nehezebb test gyorsabb.) 1. következmény: v(N) > v(N+K) > v(K) 2. következmény: v(N+K) > v(N) > v(K) Konklúzió: v(N+K) = v(N) = v(K) → A hipotézis hamis.

„meggyőző” érvelés egy (empirikus) elmélet ellen és egy másik mellett, de úgy, hogy „a tapasztalati tények ismerete nélkül” győz meg bennünket.

Gondolatkísérletek ●

A képzelet eszköze a megismerésre: tanulunk egy hipotetikus gondolatmenet következményeiből. ●

●

●

Igen gyakori a tudomány történetében: Galilei pl. szinte csak gondolatkísérletekkel alapozta meg a modern mechanikát (ez pl. talán meggyőzőbb, mint a pisai toronyból dobált testek…)

A gondolatkísérletek sokkal kevésbé a modern kor sajátosságai, mint a rendes kísérletek: ●

Illenek a töprengve-passzívan megismerő szemlélethez (vita contemplativa),

●

Nem kell aktívan-beavatkozva megismerni (vita activa)

Egy képzelt konkrét szituáció következményeit kutatjuk. ●

Mi a gondolatkísérletek szerepe a tudományban?

●

Hogyan viszonyulnak a valódi kísérletekhez?

●

Mennyire a tudomány sajátossága a használatuk?

●

Létfontosságúak vagy nélkülözhetők a tudományban?

Gondolatkísérletek: történet ●

●

●

●

●

a gondolatkísérlet szolgálhat a tapasztalatból felszedett „ösztönös ismeretek” tudatosítására Ernst Mach1: A mechanika tudománya, 1883: a fogalom (Gedankenexperiment) megjelenése A gondolatkísérlet érintkezik a tapasztalati tudással, bővítheti azt Olcsó, biztonságos, bármikor elvégezhető, nagyon jó kérdéseket vethet fel Sokszor nincs is lehetőségünk a valós kísérlet elvégzése ●

●

●

●

nem tudunk fénysebességgel utazni, nincs egy bolygónyi forró plazmánk, nem tudjuk lemásolni a Földünket, stb.

Kiválaszthatjuk segítségével azon kísérleteket amelyeket ténylegesen is érdemes elvégezni Pierre Duhem3: mivel a gondolatkísérletek nem valóságos (és sokszor nem is megvalósítható) szituációkról szólnak, semmit sem tesznek hozzá a tapasztalati tudásunkhoz, és a tudományban nincs helyük 1990-es évek: a tud.fil. és tud.tört.: fontos, vitatott terület

De sajnos nem elég a karosszékben ülni! ●

●

Bár van olyan gondolatkísérlet, ami ismeretgyarapító, a legtöbb ilyen agyszülemény nem ilyen Tipikusan indirekt érvelések – általában valamilyen nézet tarthatatlanságát mutatják be, az abból levezethető abszurd vagy ellentmondó konklúziók alapján. ●

„Már az ókori görögök is…” – na jó ez egy római példa: Lucretius, De Rerum Natura –

●

●

Ha a világegyetemnek van határa, akkor azt megdobhatjuk egy lándzsával. Ha a lándzsa átszakítja, akkor van mögötte valami, tehát nem valódi határ. Ha visszapattan róla, akkor a fal szilárd, tehát vastagsága van, tehát van valami a feltételezett határ mögött, ami tehát nem valódi határ. Vagyis a világegyetem végtelen

Fenti két példa: elmélettesztelő szerep: rámutat egy elképzelés vagy elmélet problematikusságára a következmények által → igen gyakran indirekt érv Az elvetett elképzelést másikkal helyettesít(het)i: ●

hulló testek sebessége egyenlő () vagy a világegyetem végtelen (∅)

Marconi – Transzatlanti rádiózás ●

●

Marconi (Simplicio?): Több száz km távolságra már sikerült rádióhullámokat közvetíteni, miért ne sikerülne néhány ezerre? A vállalkozás nagy üzleti sikerrel kecsegtet, mindenképp meg kell próbálni. Tudományos közvélemény (Salviati?): Tudjuk, hogy a rádióhullámok egyenes vonalban terjednek, és azt is, hogy a nagy tömegek (hegyek, óceán) elnyelik őket. Mivel a két kontinens között a bolygó görbülete miatt nincs szabad rálátás, a hullámok a világűrbe fognak veszni, a válllalkozás kidobott pénz, elpocsékolt erőforrás.

Marconi 2 ●

Marconi mégis megpróbálta → sikeres kapcsolat a két kontinens között! ●

●

●

●

Ami még furcsább: sokkal jobb a vétel éjjel mint nappal!! Az eredmény annyira hihetetlen volt, hogy sokáig kétségbe vonták, ma sem tudjuk pontosan, hogy már 1901-ben vagy csak később sikerült az első üzenetet továbbítani

Ebben az esetben a Marconival szemben szkeptikusok gondolatkísérlettel cáfolták meg a jelenség létezését – de nem lett igazuk. Erre a problémára a későbbiekben visszatérünk, hiszen az elméletek bizonyíthatósága és cáfolhatósága megjelenik ●

Az indukció problémájaként

Marconi 3 ●

Létezhet ionoszféra ami visszaveri a hullámokat? → Erre senki sem gondolhatott ●

●

Intő példa ez: a gondolatkísérletnél ●

●

●

Appleton később(1947) Nobel díjat kapott az F réteg kísérleti megfigyeléséért (1924), sőt, a felfedezés a radar feltalálásában is szerepet játszott Nem tudunk ismeretlen hatásokat figyelembe venni Nem tudunk elszakadni attól, amit gondolunk (eddigi tapasztalataink alapján) a világról

Az a tér, amit egy gondolatkísérlettel járunk be, éppúgy ad visszajelzést a külső világról, mint ahogy saját gondolkodásunkról ●

… történeti vizsgálatuk (ld. A Marconi példát) emiatt is hasznos

De hol a határ? ●

●

●

●

●

Sokszor nem is olyan könnyű eldönteni, hogy valódi-e egy kísérlet vagy sem! Simplicio: Tehát te nemcsak hogy százszor nem, de egyetlenegyszer sem végezted el a próbát, és mégis egyszerűen bizonyos vagy az eredményben? Visszatérek a hitetlenségemhez és kezdeti meggyőződésemhez, hogy a főbb szerzők, akik hivatkoznak rá, végrehajtották a kísérletet, éspedig az általuk előadott eredménnyel. Salviati: Kísérlet nélkül is bizonyos vagyok benne, hogy az eredmény az lesz, amit én mondtam, mert annak kell lennie. Sőt, tovább megyek, te magad is éppoly jól tudod, hogy a kísérlet eredménye nem lehet más, még ha azt képzeled, vagy azt szeretnéd is hinni, hogy nem tudod… (Galilei: Párbeszédek, 91. o.) Van, hogy volt kísérlet, de nem mondják, van hogy állítják h. volt de nem (kb. 1500 évig: fokhagyma dörzsölésével mágnes elveszti erejét), van, hogy azt hisszük nem tudták, de közben mégis (Arisztotelész:macskacápa petetokja, Galilei bor: átmegy vizeskancsóba)

1. 2. 3. 4. 5.

Mikor alakult ki a kísérletezés? És miért? Mi különbözteti meg a kísérletet és megfigyelést? Gondolatkísérletek A tudományos kísérletek fajtái Műszaki kísérletek

A„valódi” kísérlet ●

Klasszikus tudományfilozófiában a kísérleteket általában „elmélettesztelésre” használják.

●

A kísérletek és a tudományos tudás … félév visszatérő kérdései ●

●

A valódi megfigyelések / kísérletek ott fontosak, ahol ●

●

TESZTELNI / ELLENŐRIZNI szeretnénk valamit (vagyis van elméletünk, de nem tudjuk, mennyire megbízható)

De ezen felül ott is, ahol ●

●

MÉRNI szeretnénk valamit (vagyis esetlegesen sok érték van) – ez igen triviálisnak tűnik, de mégis komoly problémákat jelent – lásd később FELFEDEZNI akarunk valamit, amit még nem tudunk (ahol pl. még fogalmaink sincsenek)

hogyan lesz a tapasztalatból tudás, a megfigyelésből és kísérletből elmélet –

●

●

aTapasztalatokból levonható következtetések -> indukció

A jelenségek között milyen kapcsolatok vannak -> okság Cáfolhatunk-e (pl. kísérlettel) elméletet? →falszifikáció →aluldetermináltság

…amiket még bőven kifejtünk

A tizennyolcadik század ●

Szalonokban Európa-szerte kísérleteket mutatnak be

●

Stabilizált jelenségek, megbízható leírások

●

A kémia – „levegők” felfedezése, majd Lavoisier1,3 révén a modern kémia kialakulása ●

●

●

●

pontos kvantitatív viszonyok vizsgálata szemben az adeptuselmélettel a kísérlet „hozzáférhető” mindenki számára aki elég képzett növekvő igény az ipar felől Szakképzések, 19. századra modern „tudós” fogalom

Charles Du Fay 1698 – 1739 (Charles François de Cisternay du Fay) ●

●

1730 körül kísérleteket kezd az elektromossággal ●

a terület zavaros

●

nincs kialakult terminológia

Kb. ennyi: (nem mai terminológiával, ami főként későbbi, hadászati kifejezésekből jön): ●

●

●

●

Egyes anyagok dörzsölésre elektrizálódnak, mások nem Esetenként tárgyak érintésre átadják az „elektromosságot”, máskor nem Az elektromosság időnként vonzásként, időnként taszításként jelent meg. Néha hirtelen váltás következett be a vonzás/taszítás tekintetében

A kísérletek Felfeldező (exploratív) ~ ●

Különböző anyagok, formák, hőmérséklet, szín,páratartalom, légnyomás

Vonzások és taszítások ●

De mitől vonzották egy ideig egymást az anyagok, majd kezdték hirtelen taszítani? ●

●

●

Az anyagok érinthették egymást, közel lehettek, távol, harmadik testtel összekötve Az eredmények merész következtetésre vezettek: ●

●

a fémeken kívül minden anyag dörzsöléssel elektromossá tehető és a lángon kívül minden anyaghoz lehet elektromosságot juttatni.

●

●

közös mintázat: vonzás – kontaktus – taszítás de harmadik tárgyak ezek a testek vagy vonzottak, vagy taszítottak – nem lehetett megjósolni!

Merész feltételezés: beszéljünk két elektromosságról! ●

üveg és gyanta alapú elektromosság

Az eredmény ●

Kísérletek százait lehetett értelmezni

●

„létrehozták” a fogalmat, holott ma teljesen „természetesnek” tűnik

●

Du Fay nem „felfedezte” a kétfajta elektromosságot, hanem hipotézisként használta, hogy magyarázni tudjon vele jelenségeket ●

●

1734 "A Discourse concerning Electricity" from Philosophical Transactions: a sors utamba vetett egy másik princípiumot, amely új fényt vet az elektromosság tárgyára”

A kísérlettel nem elméletet próbált tesztelni, hanem szabályszerűséget feltárni, stabilizálni jelenségeket, stb.

De hogyan lehet villamossá tenni a folyadékokat? ●

●

●

●

„Mindent megpróbálunk” – ún. exploratív kísérletezés Musschenbroek 1745-ben a Leideni Egyetemen a vizet szerette volna feltölteni, ezért egy forgó üveggömbből villamosságot vezetett egy puskacsövön át a kezében tartott, vízzel töltött palackba. Azután megpróbált a puskacsőből szikrákat csiholni. Mi történt?* Muessenbroek olyan eszközt talált fel, amelynek a működési elvét nem értette (hiszen akkoriban még üveg és gyanta alapú villamosságról beszéltek!)**

Franklin ●

A leideni palackkal történő kísérletezése során egyre erősebb lett Franklinben a gyanú, hogy amikor a palackot kisütik, az ellentétes villamos töltések egyszerűen kiegyenlítik egymást. ●

●

Azt írja barátjának, Collisonnak 1847-ben: ”Mi értelme lenne tehát, ha továbbra is ‘üvegvillamosságről’ és ‘gyantavillamosságról’ beszélnénk? Mennyiségekről és eloszlásokról, mondjuk egyszerűen: matematikáról van itt szó, pluszról és minuszról. Ezért úgy gondolom, sokkal közelebb járnánk az igazsághoz, ha a jövőben pozitív és negatív előjelű villamosságról beszélnénk. Én ezt a kifejezést használom ezentúl, és remélem, hogy a tudósok is elfogadják majd” :) az áram folyását fordítva képzelte el → máig a jelölt áramirány az áramköri rajzokon ellentétes a ténylegessel. :( (részletekért: Greguss, 1985)

Franklin ●

●

A leideni kísérlettel lényegében vaktában felfedeztek valami teljesen ismeretlen jelenséget. Franklin magyarázni szerette volna ezt, ezért megalkotta a negatív és pozitív töltések elméletét. Azt is sejtette, hogy a villámok gyakorlatilag hatalmas elektromos kisülések. Utóbbi elméletét azután ellenőrizni akarta, ezért egy újabb kísérletet talált ki.

Franklin 2 ●

●

●

●

Egy sárkányrepülőt készített, csúcsára fémtűt erősített, a zsinór végére pedig kulcsot kötött A következő viharban kiment sárkányt eregetni, csuklóját a zsinórhoz közelítette és sikerült egy szikrát megfigyelnie Musschenbroek-nek nem volt határozott előfeltevése kísérletével kapcsolatban: felfedező típusú kísérlet Franklinnek pontos elvárása volt a kísérlet kimenetelével kapcsolatban: elmélettesztelő kísérlet → a kísérlet reprodukciója nem volt veszélytelen: egy fiatal orosz akadémikus meghalt, amikor agyon csapta a villám → Franklin féle villámhárítónak piaci riválisa → A vége nem hegyes, hanem kis fémgömb :)

Kapcsolat az elektromosság és a mágnesesség között

Descartes Mechanikus magyarázata a mágnesességre

Ampère 1. Kísérlet, mint feltárás / felfedezés ●

●

●

1820 júliusa – Oersted ismerteti az elektromos és mágneses erő közt felfedezett kapcsolatot galvánelemre kötött vezető kitéríti a mágnestűt helyzetéből – hogyan is pontosan? Európa szerte lázas kísérletezés – mi is a jelenség? ●

más más szöget mérnek

●

nem „vonzás” vagy „taszítás” – hanem mi?

●

●

a mágnestű máshogy viselkedik a drót alatt, mint felett magyarázható mindez vonzó, központi erők jelenlétével (Laplace fizikája)?

Ampère - Mi is történik? ●

André Marie Ampère – nem elkötelezett Laplace felfogása iránt ●

●

néhány hónap alatt új fogalmak, új jelenségek, új műszerek, új kísérleti módszerek: az „elektrodimanika” születése ●

●

●

●

●

„romantikus fizika”, nem mindent a newtoni felfogásnak megfelelő fordított négyzetes úttörvényben akar megadni

1826 az írott munka megjelenése, de az elmélet fő vonalai három hét alatt megvannak

Ampère lázas kísérletekkel tölt el három hetet – matematikus, nem gyakorlott kísérletező Kezdetben – másokhoz hasonlóan bonyolult magyarázgatás a jelenségleírás a „reciprok hatást” keresi – ha a galvanikus áram megmozgatja a mágnest, akkor a mágnes is a vezetéket? ki akarja küszöbölni a Föld mágnesességének hatását

Az „asztatikus tű” ●

a földmágnesesség kiküszöbölése ●

●

●

galvánelem erejének és polaritásának változtatása a tű anyaga és hossza,a tű és a drót helyzete: alatta, felette, mellette, függőlegesen, vízszintesen ●

●

A kísérleti helyzet egyszerűsítése!

„változók” keresése

Mitől fordul el a tű és merre? ●

Empirikus szabályszerűségek keresése

A megfigyelések leírása ●

●

Ampère megfigyelte, hogy derékszögben áll be a tű, ha „szimmetrikus” helyzetben van a dróttal (ha a drót a tű forgástengelyéhez van a legközelebb) De melyik irányban mozdul ki? ●

●

Be kellett vezetni az „áram(lás)” fogalmát– ráadásul ennek jobb és bal oldalát Az „úszószabály” bevezetése – az áramban egy úszó, aki arccal a tű felé néz…

A galvánelem hatása ●

Maga a galvánelem is kimozdítja a tűt ●

●

●

●

●

fel kellett tételeznie, hogy itt is folyik „áram”, de nem a réztől a cink pólus felé, hanem fordítva. Pár nappal később már egy folyamatos körforgásról beszél Mindezeket a fogalmakat azért alkotta, hogy kezelhetővé váljanak a jelenségek „ha – akkor” jellegű szabályszerűségek

Itt is és Du Fay esetében - a kísérlet célja a világ szabályszerűségeinek feltárása, sem nem a mérés, sem nem az elmélettesztelés – először rá kell jönni arra, hogy mi a jelenség – utána lehet majd tesztelni – ld. következő példa

Ampère 2. A kísérlet mint elmélettesztelés ●

Ampère kialakította az elméleti magyarázatot is ●

●

●

a magnetizmus oka: kis, körkörös áramkörök a mágneses testekben (akár matematikailag is tárgyalhatóvá válik!!!) ez esetben körkörös áramok egymásra is kellene, hogy hassanak, nem csak a mágnesre!

Ez a helyzet jellemzően más, mint az előző két példa: van egy elmélet, de valószínűleg nem könnyű a jelenséget mérni (hiszen akkor már ismert volna) ●

Kísérletet nem annyira feltárásra használjuk, hanem, hogy döntsön: jól gondoljuk-e vagy sem, hogy hogyan van a világ (kérdés, hogy mikor hisszük el, mit mond a világ- -lásd Duhem)

●

●

Az áram hatására kimozdul a másik drót ●

nincs hatás – súrlódás?

●

hogyan oldható meg a jó vezetés + a kevés súrlódás?

Félhavi fizetésével megveszi Párizs legerősebb galvánelemét ●

●

●

a műhelyben működik, pár óra múlva már bejelenti az Akadémián: egyértelmű bizonyítékot talált elmélete igazolására a megtervezett apparátust tökéletesítette, optimalizálás nem „ha akkor”, hanem „bizonyíték”.

Maxwell színelméleti kísérlete ●

●

●

Newton óta jól ismert volt, hogy a fehér fény valójában a szívárvány színeinek összessége Azt is sejtették, hogy minden színt elő lehet állítani alapszínekből Azt azonban nem tudták, hogy melyek ezek és mennyi van belőlük

Maxwell színelméleti kísérlete ●

●

Maxwell elmélete szerint a kék a zöld és a vörös színű fény vegyítésével a szivárvány bármely színét elő lehet állítani Elmélete teszteléséhez klasszikus elmélettesztelő kísérletet tervezett és kivitelezett

Maxwell színelméleti kísérlete ●

●

●

●

●

Fogott egy színes gyapjúszalagot és kötött egy masnit belőle Ezután megkérte Suttont, a neves fényképészt, hogy csináljon három különleges képet kis üvegmedencékben festékkel piros, zöld illetve kék folyadékot állított elő ezeket azután a fényképezőgép elé helyezve három képet készített kapott tehát három negatívot, a kép három színkomponensének megfelelően

Maxwell színelméleti kísérlete ●

●

●

●

●

A negatívokat lemásolta egy-egy üveglemezre, ezzel „kifordítva” azokat 1861 május 17-én előadást tartott a Királyi Akadémián Három lámpát alkalmazott, három különböző színű előtétfolyadékkal. A megfelelő lámpákkal a megfelelő diákat egymásra vetítve előállt a színes kép! Tehát az elméletet gyakorlatra tudta váltani és ragyogó alkalmazást készített: a színes fényképezést

●

Az elmélet tehát jól vizsgázott és általánosan elfogadták.

●

Csakhogy volt egy kis gond...

Maxwell színelméleti kísérlete ●

●

●

●

●

Idősek mesélik, hogy a digitális gépek előtti időkben a fotónegatívokat vörös fénnyel megvilágított szobában hívták elő mivel hogy a vörös fényre gyakorlatilag nem érzékenyek a fotóanyagok Akkor hogy sikerülhetett mégis a kísérlet? Az esemény századik évfordulóján elvégezték az egész kísérletet korabeli eszközökkel újra Maxwellnek szerencséje volt: a szalag ibolyántúli sugarakat is visszavert így a láthatatlan ibolyántúli színek pótolták a vöröset

1. 2. 3. 4. 5.

Mikor alakult ki a kísérletezés? És miért? Mi különbözteti meg a kísérletet és megfigyelést? Gondolatkísérletek A tudományos kísérletek fajtái Műszaki kísérletek

Néhány műszaki kísérlet: Repülés Egy korai gondolatkísérlet egy csapkodó szárnyú repülő szerkezetről: Jean-Pierre Blanchard, 1781

Egy valós kísérlet 1807-ből: Jakob Degen csapkodó szárnyú gépe

Néhány műszaki kísérlet: Repülés Egy korai gondolatkísérlet egy csapkodó szárnyú repülő szerkezetről: Jean-Pierre Blanchard, 1781

Egy valós kísérlet 1807-ből: Jakob Degen csapkodó szárnyú gépe

Repülés 2 ●

●

●

●

●

●

Természetesen egyik szerkezet sem volt képes repülni. Ezen kísérletek problémája az volt, hogy egy nagyratörő célt tűztek ki, összetett tervet készítettek, de még nem voltak meg a szükséges összetevők, a kellő alapismeretek. George Cayley nem volt ennyire nagyratörő:1799-ben ferde papírlapokat erősített egy forgó korongra és a légellenállást vizsgálta Sok év múlva már tudta, hogy mekkora felhajtóerőre számíthat és az egyensúly jelentőségét is felismerte 1853-ban kocsisa kb. 450 métert repült kísérleti vitorlás gépével. Ez volt az első alkalom, hogy levegőnél nehezebb szerkezettel repültek Tanulság: az alapkutatást néha nem lehet megspórolni

Repülés 3 ●

●

Egy olyan gép terveit is elkészítette, amely embert is szállíthatott volna, de nem volt a kivitelezésre pénz. Pénaud 1871-ben gumimotoros modellt készített amely könnyedén repült negyven métert

Repülés 4 ●

●

●

●

●

Ma már tudjuk, hogy Pénaud nagy gépe sosem lett volna képes a repülésre két ok miatt: egyrészt nem volt elég a motor teljesítménye (ezt Pénaud is tudta, de kénytelen volt az akkori csúcstechnikával számolni – a gőzgéppel) másrészt nem lett volna képes manőverezni, csak egyenesen repülni. Erre a kis gép sikeres kísérlete alapján nem jöhetett rá… A csűrőkormányt csak Lilienthal fedezte fel 1894-ben. Tanulság: ha a kis léptékű kísérlet sikeres, nem biztos, hogy a nagy is az lesz, mert nem minden működik ugyanúgy élesben, nagyban. A “lépték” nem csak a méretre, hanem a sebességre, magsságra, stb. is vonatkozhat: ●

●

Parsons 1889-ben a világon elsőként gőzturbinával akart hajócsavart hajtani. Az addig bevált csavar azonban a nagy sebesség miatt gyakorlatilag lyukat fúrt a vízbe: kavitáció A hidrogénballon és hőlégballon-kísérletek nem működtek nagy magasságokon, mivel problémák jelentkeztek: hideg, oxigénhiány, stb.

A Great Eastern ●

●

●

●

Cél: nagy hajó építése amit a hullámok már meg sem mozdítanak és egyetlen szénrakománnyal át tudja szelni az óceánt Tervező: Isambard Kingdom Brunel Tapasztalat: Minél nagyobb egy hajó, annál kevésbé van kitéve a hullámzásnak Terv: Olyan hajót készíteni, ami nagyobb a legnagyobb hullámnál

A Great Eastern

A Great Eastern ●

●

●

A 211 méter hosszú hajót 1858-ban bocsájtották a vízre, sok küszködés után Amit azonban nem lehetett előre látni: nem csak hogy továbbra is mozgott a hajó fel és le, de még billegett is. Ismét egy „kísérlet” amely megmutatta, hogy sok elképzelést nem lehet felskálázni nagyobb méretekre úgy, hogy működőképes maradjon.

Még egy probléma ●

Vannak olyan kísérletek, illetve mérnöki alkotások, amelyeket egyátalán nem lehet kicsiben elvégezni ●

●

●

Fúziós erőmű: ha a szükséges reakció csak száz milló Kelvin fok körül jelentkezik, nem próbálkozhatunk “kicsiben”, például százezer Kelvinnel – nem kapunk arányosan kisebb eredményt Űrlift: vagy életnagyságban építjük meg, vagy sehogy, ezért kockázatos a befektetés. Részecskegyorsítás: kicsiben ezt sem nem lehet

Néhány tanulság* ●

●

●

●

●

A kísérletek túl bonyolultak ahhoz, hogy elméleteket teszteljenek → aluldetermináltság EGYES kísérletek magukban soha nem véglegesek, nem vetünk el egy kísérlet alapján elméleteket Elméletek és kísérletek nem válnak szét, hanem egy egységes tudás-hálót alkotnak A kísérletek szerves részei a tudásnak A Jelenkor egy hasonló nagy kísérlete: Large Hadron Collider

És ha még nem vagyunk elég szkeptikusak: Gondolatkísérlet és meggyőzés „Hogy világossá tegyem, miként működik szerintem a természetes kiválasztódás, engedélyt kell kérnem egy-két képzelt illusztráció előadására. Vegyük a farkas esetét, amely számos zsákmányra vadászik, némelyikre ügyességével, másokra erejével, megint másokra fürgeségével; és tegyük fel, hogy a legfürgébb zsákmány, mondjuk a szarvas, a vidék valamely változása miatt számban felszaporodott, mégpedig abban az évszakban, amikor a farkas kiváltképpen élelem híján van. Ilyen körülmények között nem látok okot a kételkedésre abban, hogy a leggyorsabb és legkarcsúbb farkasok rendelkeznének a legjobb eséllyel a túlélésre, és így fennmaradnának és kiválasztódnának. […] Ha mármost a legkisebb belső viselkedés- vagy felépítésbeli változás előnyhöz juttatna egy farkas egyedet, neki lenne a legjobb esélye a túlélésre és az utódhagyásra. Néhány kölyke valószínűleg örökölné a kérdéses viselkedést vagy felépítést, és a folyamat ismétlődésével egy új fajta jöhetne létre, amely vagy helyettesítené a farkas eredeti formáját, vagy együtt élhetne vele.”

●

●

●

●

Darwin (A fajok eredete) Nem tudunk meg újat: az elmélet ettől függetlenül született (a mesterséges szelekció analógiájára) Nem teszteltük az elméletet: nem cáfoljuk (vagy esetleg megerősítjük?) Funkció: az olvasó meggyőzése → tiszta retorika (?) ● ●

a korban nincs lehetőség a természetes szelekció megfigyelésére mivel az elmélet bizonyos elemei nem „szabad szemmel” láthatók, ma is támadások: kreácionizmus, intelligens tervezettség

Ajánlott irodalom, videók, miegymás ●

HIPST oktatási modul és videók ●

●

http://hipstwiki.wetpaint.com/page/hipst+developed+c ases http://www.wimp.com/kineticsculpture/